仿生电子舌系统及其应用研究

仿生电子舌是20世纪80年代中期以来发展起来一种模拟人类舌头,用于液体特征信息分析、鉴别的智能分析型化学仪器,辅以相应的模式识别算法能够区分出不同的味道。仿生电子舌一般由交互敏感传感器阵列、信号调理电路、A/D采集电路和模式识别等模块组成,具有快速、便捷、实用等特点,在食品识别和食品质量检测、环境检测等领域中得到了广泛的应用。因此,设计高性能电子舌,提高它的准确性、快速性和智能化程度,具有十分重要的意义。 本论文主要研究工作和结果如下。 在原理方面,介绍了仿生味觉系统常用的传感器和检测方法,重点介绍了电位分析法中离子选择电极阵列对待测液体进行检测的理论依据,并且对传感器选择过程中所需的方法和理论依据进行详细介绍和说明。 在系统方面,设计了一套智能化电子舌系统,硬件数据采集模块采用USB采集卡,更加方便便捷,能够有效消除电磁等干扰,可实现快速采集。 在传感器阵列优化方面,较深入的进行了电子舌系统传感器优化方面的研究、特别是特征选择、组合优化方面,采用了新式智能遗传算法、同时采用主元分析法,独立主元法,线性判别法等算法对样本信号进行特征提取和比较,建立样本库,然后采用神经网络、遗传算法相结合的模式识别算法对不同样本进行识别和分类。 在模式识别方面,建立了一套独特的用于评价电子舌系统优劣的评价体系,不仅仅是将训练时间、识别时间、误差精度作为评价参数,还将算法的内存占用量、算法稳定性等参数同时作为评价体系的重要参考。 综上所述,本文采用虚拟仪器环境成功搭建了仿生电子舌系统,构建了一种电子味觉评价体系,并取得了预期效果,有效的提高了电子舌的性能,为后续研究奠定了一定的基础。